《金属的腐蚀和防护》课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第三章 探索生活材料第二节 金属的腐蚀和防护,第三章 探索生活材料第二节 金属的腐蚀和防护,1,金属的腐蚀和防护课件,2,铁锈斑斑,铁锈斑斑,3,铁管生锈了,铁管生锈了,4,四川省宜宾市城区的南门大桥,钢铁,生锈,造成大桥,断裂,！,断裂,四川省宜宾市城区的南门大桥钢铁生锈造成大桥断裂！断裂,5,铜器表面生成一层薄薄的,铜绿,铜绿的主要成分是Cu,2,(OH),2,CO,3,铜器表面生成一层薄薄的铜绿铜绿的主要成分是Cu2(OH)2,6,1、定义：,P49,。,一、金属的腐蚀,指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行,化学反应,而腐蚀损耗的过程,2)本质,3)种类,电化腐蚀,(原电池、常见、有电流),化学腐蚀 (P,54,),(不多见、无电流),金属失去电子被氧化,1、定义： P49 。一、金属的腐蚀 指金属或合金,7,金属腐蚀的分类,化学腐蚀,电化腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,（常见普遍）,金属腐蚀的分类化学腐蚀电化腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀（常见普遍）,8,金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。,特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。,电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。,金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而,9,两者往往,同时,发生，电化腐蚀更普遍,相互,联系,较活泼,金属被氧化,金属被氧化,本质,有,微弱电流,产生,无电流,产生,有无,电流,不纯,金属或合金,跟,电解质溶液,及氧化剂接触,金属跟氧化性物质,直接接触,条件,电化学腐蚀,化学腐蚀,化学腐蚀与电化学腐蚀的比较,两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍相互较活泼金属被氧化金属被氧,10,2、化学腐蚀,P49,金属跟接触到的物质 (如O,2,、Cl,2,、SO,2,等),直接,发生,化学反应,而引起的腐蚀。,2、化学腐蚀 P49金属跟接触到的物质 (如O2、Cl2,11,左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的食品罐头放在南极90多年了，却很少生锈,升温可加快金属腐蚀,左边家用燃气灶的中心部位很容易生锈，而右边的食品罐头放在南极,12,温度对化学腐蚀的影响：,升温加快,金属腐蚀,降温减慢,金属腐蚀,温度对化学腐蚀的影响： 升温加快金属腐蚀,13,铁钉锈蚀的可能条件假设：,(1) 只,与,水,接触，,不,与,空气,接触,(2) 不,与,水,接触，,只,与,空气,接触,(3) 既,与,水,接触，,又,与,空气,接触,(4) 既,与,NaCl,溶液接触，,又,与,空气,接触,(5) 既,与,CH,3,COOH,溶液接触，,又,与,空气,接触,P,50,科学探究,铁钉锈蚀的可能条件假设：P50 科学探究,14,(实验需要在一周前开始做)：将5颗洁净无锈的铁钉分别放入以下5支试管中,A盛有经煮沸迅速冷却的蒸馏水，铁钉被浸,没，再加植物油,盛干燥剂CaCl,2,，试管口塞一团棉花，并塞上塞子。,加入蒸馏水，铁钉被浸没一半,盛NaCl溶液，铁钉被浸没一半。,盛CH,3,COOH溶液，铁钉被浸没一半。,分时间段观察,。,P,50,实验方案,(实验需要在一周前开始做)：将5颗洁净无锈的铁钉分别放入以下,15,实验探究报告,实验方案,现象记录,结论,试管A,试管B,试管C,试管D,试管E,锈蚀由快到慢的顺序为：,E D C B 或 A,实验探究报告 实验方案现象记录结论试管A试管B试管C试管D试,16,不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生,原电池反应,，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀，叫做电化学腐蚀.,2）、电化学腐蚀（电化腐蚀）,P50,不纯的金属（或合金）跟电解质溶液接触时，会发生原电池反,17,钢铁表面,形成的微小,原电池,示意图,钢铁表面形成的微小原电池示意图,18,海边的铁制品比较容易生锈，为什么？,原理:原电池反应可加快金属腐蚀,海边的铁制品比较容易生锈，为什么？原理:原电池反应可加快金属,19,请比较下列现象的差异？,铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。,铁作负极被腐蚀,腐蚀速率较快。,请比较下列现象的差异？铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。铁,20,原电池的组成条件,(1)、活泼性不同的两种金属（或金属,与石墨）构成两个电极,(2)、电解质溶液,(3)、构成闭合电路,复习,原电池的组成条件(1)、活泼性不同的两种金,21,发生,氧化,反应的是_极（电极消耗）,发生_反应的是_极（电极放出气体或析出金属）,原电池正负极的判断,根据金属的活泼性判断,根据电极反应来判断,活泼,金属做极,不活泼,金属(或可导电的非金属）做极,还原,负,正,负,正,复习,发生氧化反应的是_极（电极消耗）,22,钢铁的电化学腐蚀：,吸氧腐蚀：,条件：钢铁在很弱的酸性或中性环境下的腐蚀。,特点：有氧气参加反应。,负极：，电极反应式：,正极：，电极反应式：,总反应式：,2Fe4e,-,2Fe,2+,2H,2,O + O,2,+ 4e,-, 4 OH,-,2Fe+ 2H,2,O + O,2, 2Fe( OH),2,铁,碳,钢铁的电化学腐蚀：吸氧腐蚀：负极：，电极反应式：正极：,23,钢铁的,吸氧腐蚀,示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,24,钢铁的电化学腐蚀：,析氢腐蚀,：,条件：钢铁在潮湿空气中形成,酸性,环境下,的腐蚀。,特点：有氢气产生。,负极：，电极反应式：,正极：，电极反应式：,总反应式：,Fe2e,-,Fe,2+,2H,+,+2e,-,H,2,Fe+2H,+, Fe,2+,+H,2,铁,碳,H,2,O + CO,2,H,2,CO,3,H,+,+,HCO,3,-,钢铁的电化学腐蚀：析氢腐蚀：负极：，电极反应式：正极：,25,钢铁的,析氢腐蚀,示意图,钢铁的析氢腐蚀示意图,26,注意：,（1）电化腐蚀是通过构成无数微小的原电池而发生的，作为负极的较活泼金属将不断被腐蚀。而不活泼的金属（或非金属或其它杂质）则被保护。,（2）电化学腐蚀，只有当金属跟电解质溶液接触时，才会发生，并伴有微电流产生。,(3),升温、原电池反应都可加快金属腐蚀,注意：,27,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe,2,O,3,n,H,2,O,（,铁锈,）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢,腐蚀,吸氧,腐蚀,条件,较强,酸性,。,中性 酸性很弱,CO,2,+H,2,O H,2,CO,3,H,+,+HCO,3,-,电极反应,负极Fe(- ),Fe-2e=Fe,2+,2Fe-4e=2Fe,2+,正极C(+),2H,+,+2e=H,2,O,2,+2H,2,O+4e=4OH,-,总反应:,Fe+2H,+,=Fe,2+,2Fe+2H,2,O+O,2,= 2 Fe(OH),2,4Fe(OH),2,+2H,2,O+O,2,=4Fe(OH),3,联系,生成铁锈：,水膜呈_,水膜呈_或_,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3 nH2O（铁锈）,28,思考题:,马口铁和白口铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀的速度快？,Zn,Fe,马口铁,Sn,Fe,白口铁,思考题:马口铁和白口铁一旦有划痕后，在潮湿的空气中，谁被腐蚀,29,金属腐蚀的危害,金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据70年代美国的一份统计报告，全世界每年由于腐蚀而报废的金属设备和材料，约相当于金属年产量的1/3，至于因设备腐蚀损坏而引起的停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康甚至造成严重事故的损失，就更无法估计了。当前，世界各国都有许多优秀的科学家，从事金属腐蚀理论及防护方法的研究工作。有志者可选择这方面的课题研究，一定会大有作为；一旦有新的突破，产生的经济效益和社会影响，必将是巨大的。,金属腐蚀的危害 金属的腐蚀对国民经济带来的损失是惊人的，据,30,1、金属腐蚀的本质：,_e,-,发生_反应,金属_,金属原子,氧化,失去,阳离子,二、金属的防护 P51,2、影响金属腐蚀的因素：,3、金属在什么条件下容易被腐蚀？,金属的本性和介质,在潮湿的空气中、接触腐蚀性气体或电解质，都容易被腐蚀。,1、金属腐蚀的本质：_e-发生_反应金属,31,金属腐蚀的防护思路和方法是？,主要从金属的本质和介质两方面考虑，如:改变金属的内部组织结构，在金属表面覆盖保护层等等,思考,请根据以下的生活中的例子，总结金属防护常用的方法，并解释这些方法为什么可以达到防止金属腐蚀的目的？,金属腐蚀的防护思路和方法是？ 主要从金属的本质和介质两方,32,自行车如何防生锈？,是,在金属表面镀上一层耐腐蚀的金属，如自行车的钢圈和车铃是在钢上,镀,上一层既耐腐蚀又耐磨的,Cr,自行车的车把、车辐条、钢圈和车铃防锈措施是什么？,自行车如何防生锈？ 是在金属表面镀上一层耐腐蚀的金属，如,33,健身器材如何防锈？,刷油漆,健身器材如何防锈？刷油漆,34,衣架和电线如何防锈？,外面包上一层塑料层,衣架和电线如何防锈？外面包上一层塑料层,35,某些工具的“机械传动部位” ，能用油漆来防锈吗？,不能用油漆来防锈，而是选用油脂,应选用什么呢？,某些工具的“机械传动部位” ，能用油漆来防锈吗？不能用油漆来,36,1.改变金属的内部组织结构,例如制造各种耐腐蚀的合金，如在普通钢铁中加入铬、镍等制成不锈钢。,二、金属的防护,1.改变金属的内部组织结构二、金属的防护,37,2.保护层法:,在金属表面覆盖,保护层,，使金属制品与周围腐蚀介质隔离，从而防止腐蚀。,1).在钢铁制件表面涂上机油、凡士林、油漆或覆盖搪瓷、塑料等耐腐蚀的非金属材料。,2.保护层法:在金属表面覆盖保护层，使金属制品与周围腐蚀介质,38,2).用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、铬、镍等。,这些金属常因氧化而形成一层致密的氧化物薄膜，从而阻止水和空气等对钢铁的腐蚀。,2).用电镀、热镀、喷镀等方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀,39,3.【电化学保护】:,将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，使其不受到腐蚀，所以也叫,阴极保护法,。这种方法主要有以下两种：,牺牲阳极保护法,此法是将活泼金属（如锌或锌的合金）连接在被保护的金属上，当发生电化腐蚀时，这种活泼金属作为负极发生氧化反应，因而减小或防止被保护金属的腐蚀。这种方法常用于保护水中的钢桩和海轮外壳等例如水中钢铁闸门的保护，通常在轮船的外壳水线以下处或在靠近螺旋浆的舵上焊上若干块锌块，来防止船壳等的腐蚀。,3.【电化学保护】: 将被保护的金属作为腐蚀电池的阴极，使,40,外加电流的保护法,将被保护的金属和电源的负极连接，另选一块能导电的惰性材料接电源正极。通电后，使金属表面产生负电荷（电子）的聚积，因而抑制了金属失电子而达到保护目的。此法主要用于防止在土壤、海水及河水中的金属设备受到腐蚀。,外加电流的保护法 将被保护的金属和电源的负极连接，另选一,41,电化学保护的的另一种方法叫,阳极保护法,，即通过外加电压，使阳极在一定的电位范围内发生钝化的过程。可有效地阻滞或防止金属设备在酸、碱、盐类中腐蚀。,电化学保护的的另一种方法叫阳极保护法，即通过外加电压，使阳,42,船身如何防腐蚀的？,用牺牲锌块的方法来保护,船身上装锌块,船身如何防腐蚀的？用牺牲锌块的方法来保护船身上装锌块,43,金属的腐蚀和防护课件,44,如何防止地下钢铁管道的腐蚀？,用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁管道的腐蚀，镁块要定期更换,如何防止地下钢铁管道的腐蚀？用牺牲镁块的方法来防止地下钢铁,45,(1)、改变金属的内部组织结构，如,(2)、在金属表面覆盖保护层，如,(3)、电化学保护法 （消除引起金属发生电化腐蚀的原电池反应的方法）,在要保护的金属上,连接,比该金属,更活泼的金属,或合金 P52,不锈钢,覆盖油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的气化膜等,(三)、金属防护的方法,知识总结,(1)、改变金属的内部组织结构，如不锈钢覆盖油脂、油漆、搪瓷,46,P,58,请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建造能使用20年左右的一座大桥，有三种防锈措施供选择，你优先选择哪种方法？各种方法有什么优、缺点？你还有没有其他的防锈措施？,（1）涂上油漆,（2）使用镀铬的钢,（3）使用不锈钢,P57思考与交流如何选用防锈方法-请你决策2,P58请你当设计师，假设用钢材在杭州西湖内建造能使用20年左,47,作业：,1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速率最慢的是 ( ),A在潮湿疏松的土壤中；,B在含铁元素较多的酸性土壤中；,C在干燥致密不透气的土壤中；,D在含碳较多的潮湿透气的中性土壤,C,作业： 1.埋在地下的输油铸铁管道，在下列各种情况下被腐蚀速,48,2在装有水的容器中，用棉线悬挂一个在水中保持平衡的金属棒，该棒由铁和铜焊接而成，棉线系在两种金属接缝处（如图），再向水中加入少量CuSO,4,，经过一段时间应看到的现象是 ( ),A铁端将附着铜增重下沉；,B铜端将附着铜增重下沉；,C铁端将变细减重上升；,D铜端粗细不变将下沉,BC,2在装有水的容器中，用棉线悬挂一个在水中保持平衡的金属棒，,49,(1)、若液面上升，则溶液呈_性，发生_腐蚀,电极反应式为： 负极：_,正极：_,3、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,(2)、若液面下降，则溶液呈_性，发生_腐蚀，电极反应式为： 负极：_,正极：_,弱酸性或中性,吸氧,2,Fe -,4,e,-,2,Fe,2+,O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,较强酸性,析氢,Fe - 2e,-,Fe,2+,2H,+,+2e,-,H,2,(1)、若液面上升，则溶液呈_性,50,例2：,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲,上有H,2,气放出,；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多,；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（,C,）,例1 ：,下列制氢气的反应速率最快的是,粗锌和 1mol/L 硫酸；,B.,A.,纯锌和1mol/L 硫酸；,纯锌和18 mol/L 硫酸；,C.,粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO,4,溶液。,D.,（,D,）,例2：下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是C.将甲乙作,51,例3：,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由,快,到,慢,的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),例3：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2,52,例4：,下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速,率由,慢,到,快,的顺序是,(4),(2),(1),(3),例4：下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速(4),53,例5、,分析右图，按要求写出有关反应方程式：,（1）、铁棒上的电极反应式为：,（2）、碳棒上的电极反应式为：,（3）、溶液中发生反应的化学方程式：,镍镉可充电电池可发生如下反应：,Cd+2NiO(OH)+2H,2,O,由此可知，该电池的负极材料是,Cd(OH),2,+2Ni(OH),2,放电,充电,A. Cd,（,D,）,B. NiO(OH),D. Ni(OH),2,C. Cd(OH),2,2Fe+2H,2,O+O,2,= 2 Fe(OH),2,4Fe(OH),2,+2H,2,O+O,2,=4Fe(OH),3,O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,2Fe4e,-,2Fe,2+,例6、,例5、分析右图，按要求写出有关反应方程式：镍镉可充电电池可,54,盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜,(CH,3,COO),2,Cu，将产生两种影响生成速率的因素，其,一是： ，,其二是：,；,有M、N两种金属，分别与盐酸反应，产生H,2,速率相近，试,设计一个实验比较,M、N两种金属的活泼性。,H,+,与CH,3,COO,结合生成CH,3,COOH，使H,+,浓度减小，从而,减慢,了反应速率。,Zn置换出Cu形成了原电池，从而,加快,了反应速率,例8、,例7、,盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜有M、N两种金属，分别与,55,祝同学们学习进步,再见,祝同学们学习进步,56,